李鐵剛，張 陳

(沈陽工程學院 機械學院，遼寧 沈陽 110136)

縱切車床的出現(xiàn)使批量加工最大直徑為32 mm 的精密軸類工件成為可能?？v切車床在金屬切削加工中，刀具的運動軌跡垂直于工件的回轉軸線，也就是在車削加工中工件旋轉和移動，車刀不需要跟隨工件移動，與常規(guī)的車床有著本質(zhì)的區(qū)別?？v切機床的加工特點有如下幾方面：

1)加工精度高：棒料軸向進給通過中心導套，刀具切削點緊靠導套口端，剛性好，消除了棒料在刀具切削力下的變形。

2)加工效率高：聯(lián)接自動送料機和自動除屑器等輔助裝置后，一次裝夾對刀，多刀塔加工，可實現(xiàn)連續(xù)加工及一人多機操作，提高了零件的加工效率。

3)加工復合化程度高：能一次完成對零件車、銑、鉆、攻螺紋、車螺紋和開槽加工工序，具有第六面加工能力；可大幅縮短加工時間，減少了零件加工中的二次裝夾，提高了加工精度和加工效率。

4)精密數(shù)控縱切車床結構緊湊，整機質(zhì)量輕，占地面積小[1]。

對于縱切機床的加工，需要研究其高效的數(shù)控編程技術，以保證程序的編制質(zhì)量，進而確保加工質(zhì)量。Edgecam是Vero公司的智能化高效編程軟件，極大地簡化了多軸走心式縱切(亦稱瑞士型)機床的加工編程和仿真[2-3]。

1 數(shù)控程序編制

1.1 加工機床構建

采用Edgecam軟件編程時，首先要調(diào)入機床模型，編制程序完成后才能進行加工過程的動態(tài)仿真，模擬實際的加工動作，檢查機床、毛坯、夾具、工件和刀具的碰撞和過切。

采用Edgecam軟件設計的機床模型存在于后置處理器原文件中，然后進行后置處理功能設計，進而生成機床加工所用的NC程序，后置處理器定制在Code Wizard中實現(xiàn)。

后置處理器縱切機床模型包括機床運動模型和幾何模型。運動模型表示機床主要移動部件和功能部件的相互位置關系和運動關系，使建立的機床幾何模型能夠安排其幾何運動關系進行真實的運動，進而能夠進行加工仿真；機床幾何模型表示機床功能部件的實際幾何尺寸。后置處理器首先建立機床的運動模型，而后在運動模型上添加幾何模型。為了提高仿真速度可利用輕量化的STL文件和近似的幾何模型建模。

以某典型的縱切機床為例，其具有左右2個加工主軸，上下各具有2個排刀塔，共4個刀塔，主副主軸各具有1個C坐標。圖1為建立的機床運動模型，具體的部件含義如表1所示，圖中的示例結構表示機床結構件的串并聯(lián)關系。

圖1 機床運動模型

Code Wizard應用配置界面分為菜單區(qū)、圖形區(qū)、工具欄、Code Generator(代碼構造器)窗口、機床構造器窗口、夾具構造器窗口、屬性窗口和預覽功能窗口。需要進行機床參數(shù)設置、樣式表設置、輸出NC代碼格式設置和代碼構造器設置。

代碼構造器作用是設置輸出代碼的形式，進行代碼輸出前的復雜邏輯運算，控制代碼輸出的進程等，對于復雜的NC指令輸出可以利用系統(tǒng)配置的CODE語言進行編程處理，縱切機床需要特殊設置的代碼構造器如圖2所示。

表1 運動模型部件含義

圖2 特殊設置的代碼構造器

最后建立的縱切機床精簡模型如圖3所示。

1.2 工藝規(guī)劃

如圖4所示，零件為典型軸類零件，材料為LY12CZ鋁合金，需要進行銑削、鉆孔、車削外圓和切槽等典型部件的加工。毛坯選擇30 mm棒料，零件兩端裝夾，兩面加工，人工裝夾工件，加工完成后自動切斷[4-5]。制定的具體加工工序內(nèi)容如表2所示。

圖3 縱切機床模型

圖4 典型軸類零件

工步加工內(nèi)容刀號刀具軸刀塔1粗車右外圓T01外圓車刀主軸左上2粗車端面T01外圓車刀主軸左上3鉆4-Φ4孔T02Φ4鉆頭主軸左上4粗車外圓T01外圓車刀主軸左上5車外螺紋T03螺紋車刀主軸左上6鉆端面孔T03Φ10鉆頭主軸左下7鉆端面孔T02Φ6鉆頭主軸左下8粗車左外圓T01外圓車刀副主軸右上9切槽T022毫米槽刀副主軸右上10粗車端面T01外圓車刀副主軸右上11粗銑曲面槽腔T049毫米銑刀副主軸右上12精銑曲面槽腔T028毫米銑刀副主軸右下13鉆左端面孔T03Φ2.5鉆頭副主軸右下

1.3 數(shù)控編程

Egdecam下的縱切數(shù)控編程由建立機床、讀入零件模型、建立毛坯、建立加工工序、定義刀具走刀路線、仿真加工和后置處理等步驟組成。Egdecam帶有EWS模塊，可以建立模型供編程時使用，還可以讀入市場上所有主流的CAD軟件的模型數(shù)據(jù)，用來直接進行程序編制。模型生成后首先需要調(diào)入建立的后置處理機床，進入車銑加工環(huán)境，此時自動生成4個刀塔的工序瀏覽器。機床上刀塔最多安裝4把刀具，下刀塔最多安裝3把刀具，即可以安裝車刀進行車削編程，也可以安裝銑刀進行銑削編程。每個刀塔的刀具單獨編號。

每個刀塔單獨編程，在加工過程中，協(xié)調(diào)刀塔運動步調(diào)是編程的主要內(nèi)容。為了節(jié)約時間，主副軸和上下刀塔具有同步功能，對刀塔同步運動和運動時間等進行的設置，可以協(xié)調(diào)兩刀塔的相互運動，避免上下刀塔運動干涉和過載切削等現(xiàn)象發(fā)生，最大限度地提高加工效率。

刀塔同步時，一臺刀塔待命，另一臺刀塔繼續(xù)運行加工程序，以便避免雙刀塔同時獨立運動發(fā)生干涉。在菜單欄中選擇【輔助功能】→【同步刀塔】命令，系統(tǒng)打開【同步刀塔】對話框，在該對話框中無需設置任何特定參數(shù)，只需輸入一些備注信息，以便工序和程序的判讀。確定后，在【工序】瀏覽器中便會加入一個【同步刀塔】工序。當程序運行到該工序時，機床雙刀塔便開始進行同步加工。編制完成的工序瀏覽器視圖如圖5所示[6]。

圖6為加工的時間序列圖，可以清晰地得到按時間順序的各工序動作，每個工步用1個矩形方格區(qū)間表示，區(qū)間的左右分別是開始加工時間和終止加工時間，相同顏色表示工步的進給率相同。

2 仿真加工

點擊菜單【模擬仿真】，得到的仿真結果如圖7所示，經(jīng)過與零件模型對比，沒有發(fā)生工件切傷和材料欠切的情況，刀具和機床的運動部件也沒有發(fā)生干涉，程序編制正確。

圖5 工序瀏覽器視圖

圖6 時間序列

圖7 仿真加工結果

3 結 語

通過研究基于Edgecam的典型軸類件的數(shù)控縱切加工編程方法，證明了Edgecam可以完成復雜的縱切機床的后置處理器定制，能夠方便地進行縱切機床仿真模型的構建，可以建立多主軸、多刀塔的機床，方便地進行多主軸和刀塔的程序編制，軟件應用界面友好，程序編制運動協(xié)調(diào)方便。

通過實例零件的加工驗證了該方法的可行性，提高了數(shù)控編程的效率，縮短了零件的制造周期，已經(jīng)實現(xiàn)了相關產(chǎn)品的批生產(chǎn)，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟效益。

[1] 孫文田.精密數(shù)控縱切車床及其應用[J].金屬加工：冷加工，2014(11)：22-24.

[2] 李鐵剛.基于Edgecam的禮品雕刻自動編程系統(tǒng)開發(fā)[J].制造技術與機床，2015(2)：29-31.

[3] 李鐵剛.基于Edgecam的電極自動化編程系統(tǒng)開發(fā)[J].制造業(yè)自動化，2015(1上)：127-129.

[4] 朱學超.基于車銑復合中心的針閥接頭數(shù)控加工[J].機床與液壓，2011，39(8):50-52.

[5] 張 賀，郭 樺，肖 楠.基于UGNX的異型石材多功能復合加工中心數(shù)控加工與仿真技術研究[J].沈陽工程學院學報：自然科學版，2010，6(2)：175-178.

[6] 李鐵剛.Edgecam應用教程[M].北京：機械工業(yè)出版社，2014.